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隧道工程是交通土建学科隧道与地下工程方向的核心专业课程,其理论性、实践性及应用性强,涵盖的知识面广而深,且更新较快,给教学带来一定的难度。为了满足新时期创新型工程技术人才培养的迫切需要,结合笔者近年来在教学一线所积累的经验及深切体会,从课程教学特点及存在问题出发,对教学模式、教学方法等方面对隧道工程课程的教学改革问题进行探讨,以期进一步提高教学质量与效果。
关键词:
隧道工程;教学改革;教学模式;教学方法
一、引言
我国是一个多山的国家,尤其是西部地区,山地面积更是占到了国土面积的一半以上。近年来,随着国家西部大开发战略的实施以及拉动内需的需要,在西部山区修建了大量的高速公路、铁路以及水电工程,相应的隧道工程数量也日益增多。隧道工程的大发展,遇到的岩土及地下工程灾害问题也越来越多。对各种复杂工程灾害问题的处置,需要工程技术人员具有一定的理论基础、实践经验和从事科研的能力,这同时也对目前高等院校隧道工程专业的教学培养模式提出更为严格的要求。作为交通工程与土木工程专业必须具备的重要专业基础课,《隧道工程》是一门实践性、综合性和针对性很强的课程。该课程的教学目的和教学任务就是使学生掌握隧道工程的基本概念、基本构造、设计理念、施工方法以及行业规范等,初步具备从事隧道工程设计、施工和监管的行业从业能力。如果继续沿用传统的单纯课程教学,对发展技能、培养能力等方面的作用有限,不能完全适应新形势下学生全面发展的需要。有鉴于此,部分学者从教学模式[1,2]、教学方法[3-6]和教学手段[7-9]等方面对隧道工程的教学改革进行了研究,力图在提高隧道工程的课堂教学质量的同时,培养学生的专业素质以及工程实践和创新能力。这些研究大大促进隧道工程教学的改革,但是从实际教学效果来看,还有继续提升的空间。本文结合《隧道工程》实践性强的特点,继续探索更为适用的教学模式和教学方法。
二、隧道工程教学特点
1.隧道工程课程涵盖的知识面广,是工程地质、建筑材料、建筑结构和力学等诸多基础课程的综合应用。
例如,在讲解隧道围岩压力计算时,就必须用到土力学中的侧向压力计算理论和弹性力学中的圆环受均布压力计算理论,而在讲解衬砌结构设计方法时,就要用到结构力学和材料力学知识。
2.课程教学内容具有实践性强的特点,但学生往往缺乏对实际工程的了解,故而在课程学习时对有些知识难以理解和消化。
例如,在讲解隧道钻爆法施工时,需要对钻孔深度、钻孔间距、钻孔深度、钻孔布置、雷管类型、起爆药量等进行设计,对于从未到过施工现场的学生而言,理解起来有一定难度。
3.隧道工程涉及到的行业规范、规程或标准有很多种,不同规范之间既有区别又相互联系[10]。
仅就隧道设计规范而言,既有《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005),也有《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)以及《地铁设计规范》(GB50157-2003),更有水利、矿山和能源地下工程等行业相应的隧道设计规范。因此,在教学过程中既要讲解隧道工程的基本概念、基本原理,也要对不同行业规范加以对比分析,增强学生毕业后对所从事行业的适应能力。
三、教学存在问题分析
1.教材结构体系混乱、主线不明。
现有的隧道工程教材有几十种之多,但其侧重点又不完全一致。对于交通土建专业学生的来说,隧道工程的教学内容不仅要有勘察、设计、施工、管理等方面的知识结构,而且还有铁路、公路、城市地铁的功能区分。面对种类繁多的教材,以及错综复杂的教学内容,容易给学生造成结构体系松散、主线不明的感觉。
2.教学学时偏少,往往难于满足教学需求。
教学学时少与教学内容多是当前高等学校本科课程教学的一个突出矛盾,这就很难在规定的时间内把课程内容讲透、讲通、讲精,也使得学生对课程内容的掌握和熟练应用的难度加大。
3.教学模式单一,学生被动接受知识传播。
现有的教学方式,大多采取“板书+多媒体”的形式,再配以必要的图片和说明,通过教师的灌输和学生的被动接收,实现知识的传播,这就导致学生的主观能动性差,缺乏独立思考,无法掌握课堂教学的精髓。
4.课程教学与实践脱节严重,影响对所学知识的理解与掌握。
隧道工程实践性、应用性强,很多施工技术和施工工艺只有在现场亲眼所见,才能知其所以然。现实情况是很多学校由于资金限制或缺少能够实习的场地,学生只能靠课堂上的想象,难以深入理解隧道工程的设计方法与施工工艺。
四、教学改革探索与实践
1.教学模式改革。
传统的教学模式是教师先根据开课内容选定教材,根据教材内容制定教学大纲和教学计划,再编写教案和进行教学活动[11]。这种单一的以教定学和因教材而施教的模式,一方面不能适应学生毕业后所从事的实际工作对其能力培养的需求,另一方面学生对这种宣教式的教学模式容易产生视觉、听觉上的疲劳,因此隧道工程教学模式急需向多元化的方向发展。
(1)研究性教学模式。研究性教学起源于20世纪欧美国家,建构主义和人本主义是研究性教学的理论基础,基本要求是师生共同参与,实现“教”与“学”的互动[12-14]。在《隧道工程》实际教学过程中,可结合教师当前正在开展的科研活动创设具有前沿科学命题的问题情境,如针对隧道衬砌结构的建养一体化自修复问题,可引导学生通过查阅文献、搜集资料、调查等方式来思考、分析并解决问题,让学生在探索过程中体验学习的乐趣。
(2)讨论式教学模式。传统教学的一个特点就是教师讲、学生记,双方缺少互动,教学过程枯燥,为更好地教学,可采取讨论式教学模式。例如,在教学过程中,可适当布置一些小任务让学生分组讨论,如针对隧道围岩塌方问题,让不同组的学生分别提供一个各自的加固方案,然后各组之间展开辩论,分析各自的优缺点。这样既掌握学生对问题的理解能力,以便更好地教学,又能最大限度地调动其学习积极性和参与意识[15]。
(3)案例式教学模式。案例式教学往往围绕某个真实工程,利用当前学习的理论知识,对其进行分析,以求学生在解决疑难问题时做出相应的决策[16]。例如,在讲解盾构隧道联络通道冻结法施工时,可结合上海地铁4号线穿越黄浦江段的施工事故案例,让学生在进行软土冻结帷幕设计计算的同时,分析事故发生的根源,并提出防控措施,加深其对基本原理和概念的理解,进而提高分析问题和解决问题能力。
(4)实践式教学模式。课堂讲授与工程实践相结合是完成隧道工程教学内容的必要环节[17]。例如,在讲解隧道围岩破坏和支护设计时,带领学生参观本校现有的试验室和仪器设备,通过观摩模拟隧道开挖和结构支护的模型试验,加深对隧道工程理论知识的理解与认识。此外,利用暑假短学期,带领学生到隧道施工单位进行认识实习,增强学生对隧道施工的感性认识。
2.教学方法改革。
(1)手写板书与多媒体相结合教学。《隧道工程》课程教学内容较多,也比较枯燥,如果单凭教师板书和图片展示,还是很难让学生对真正理解实际施工过程和施工工艺的。为解决这一问题,在教学过程中辅之以多媒体技术,通过预录现场施工视频和动画演示的方式,向学生展现隧道施工的各过程,便于其理解和掌握,使原本枯燥、平面的教学变得生动、立体起来。采用多媒体教学,不仅增强了学生的感官认识,而且还有利于让学生了解国内外先进的设计理念和施工技术,激发学生的学习兴趣,起到事半功倍的效果。
(2)结合工程实例讲解基本理论。隧道工程理论性和实践性都很强,仅凭文字描述或简单的几幅图片难以提高学生对问题的理解,只有结合工程案例才能讲得生动、形象,有利于提高学生的兴趣。例如,在讲解隧道围岩塌方破坏机理时,如图1所示,以作者参与过的科研项目———江西武宁至吉安段高速公路上奉隧道塌方事故为例,详细分析了围岩变形以致塌方破坏的机理,并据此介绍了相关处治措施。通过案例教学,不仅活跃了学生的思维,增强学生对相关理论知识的认识水平,而且也大大提高学生的工程实践能力。
(3)采用模型试验实现教学内容直观化。在讲解隧道围岩稳定性及其破坏模式时,仅凭教师口头描述和解释,仍难以说明地下工程失稳、破坏等相关问题。作者向学生演示的围岩渐进性破坏模型试验,可以直观地再现围岩破坏过程,从而让学生对所学的基础理论知识有深刻的理解。
(4)采用仿真模拟展示隧道力学问题。隧道工程设计涉及到围岩压力计算、支护结构选型和结构内力计算,因而其中的力学问题颇为复杂。为此,教学过程中,结合数值模拟方法对地下工程变形和破坏进行数值模拟,不仅简单易懂,适用性强、经济型、可操作性和可重复性,而且能得到许多在常规实验中难以观测到的重要信息[17]。作者结合自身研究经历和积累的相关研究成果,在教学中想学生展示如何利用数值分析软件模拟不同类型的围岩变形破坏形式及不同支护方案对应的支护效果,并引导部分兴趣浓厚的学生进行实际操作训练。
(5)采用虚拟现实技术增强学习兴趣。虚拟现实技术是运用计算机技术对现实世界进行全面仿真,能解决学习媒体的情景化及自然交互性要求,在教育领域内有着极其广阔的应用前景[18]。如图4所示,作者通过与校内其他院系教师合作,利用自行开发的软件,实现沉浸式三维环境中的体验式教学,有利于加深学生对地下工程的施工环境、施工过程和健康诊断等问题的理解,增强进一步学习兴趣。
(6)通过专题讲座拓展学生视野。为进一步调动学生学习的主动性,在教学过程中适当地引导学生参与一些专题讲座。同济大学每年会定期和不定期地邀请一些国内外专家学者和有经验的技术人员来开展学术交流,介绍隧道工程的最新发展动态和研究成果,在这些活动中,不仅能解答学生的一些疑惑,而且还拓展了学生视野和思路,并加深学生对隧道基本概念和基本原理的理解,进而提高对实际工程问题的分析与解决能力。
五、结语
《隧道工程》课程的教学内容涉及岩土与地下工程的勘查、设计、施工和养护等多方面的专业知识,是一门理论性、实践性和应用性均较强的课程。结合作者自身的教学经历,从该门课程教学特点和存在的问题出发,对课程教学模式和教学方法的改革做了初步的探索,从而适应新形势下对卓越工程师能力和技能培养的需要。
作者:徐前卫 程盼盼 杨新安 丁春林 王婉婷 单位:同济大学交通运输工程学院
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关键词:隧道工程;施工技术;管理要点;混凝土喷射施工
引言
隧道工程施工中,随着施工技术创新发展和施工经验的不断总结,隧道施工技术取得不断改进和完善,并在工程建设中发挥积极作用。然而部分施工人员没有严格落实技术管理要点,影响工程质量和效益,有必要采取完善措施。本文结合隧道工程建设基本情况,就如何落实隧道施工技术,加强技术管理提出相应对策,希望能为同类工程提供参考。
1隧道工程施工技术
1.1隧道洞口施工技术
隧道洞口施工应尽量避免扰动原土体结构,如果是在山区作业,开挖时遇到孤石阻碍,有必要采用钻机爆破技术施工。洞口开挖时,要遵循规范要求做好支护工作,保证施工安全,预防滑塌等事故发生,为提升隧道施工质量奠定基础。隧道洞口开展挖掘推进作业时,如果断面达到30m,应确保洞口与仰拱结构稳定性。加强隧道洞口施工全过程质量管理,切实做好隧道洞口排水工作,防止雨水下渗影响洞口稳定性[1]。预防安全隐患发生,保障施工安全和隧道工程质量。
1.2隧道钻爆施工技术
根据隧道施工现场情况,合理确定爆炸孔位,不得盲目钻爆。要选用合适的炸药,严格按要求操作,确保钻爆作业安全。钻爆作业前,需详细勘察隧道内的岩土结构,由专业技术人员做好研究分析工作,并根据分析结果确定爆破强度。钻爆作业过程中应加强全过程监控,重视安全防护,避免爆破作业造成人员伤害。
1.3隧道混凝土喷射施工技术
为提升隧道工程的稳定性与可靠性,延长使用寿命,应加强混凝土喷射质量控制。确保砂石、水泥、外加剂等原材料质量合格,提高混凝土配合比设计水平,做好拌和工作。喷射作业前需清理结构岩石表面,清除稳定性不足的危岩。然后按要求进行喷射作业,优化喷射混凝土的附着性,确保结构稳固可靠[2]。严格按要求进行混凝土喷射施工,加强质量控制,确保隧道施工安全和工程质量。
1.4隧道防排水施工技术
隧道工程为地下工程,施工存在一定危险。为避免突水、涌水等问题给施工带来负面影响,防止出现人员伤害等现象,应完善隧道防水排水施工技术。要坚持“预防为主、防堵结合”原则,综合采用“防、排、截、堵”相结合方式,对隧道施工进行加固处理。要妥善修复薄弱点,加强施工缝处理,避免出现渗水、漏水现象。隧道工程设计时要综合考虑现场基本情况,提高防水和排水设计水平并严格按要求施工,提升隧道防排水施工效果。
2隧道工程施工技术管理的作用
2.1推动施工顺利进行
如果忽视加强施工技术管理,很容易导致隧道施工技术得不到顺利落实,施工管理不到位,进而出现质量问题,难以确保工程建设顺利进行,甚至延误施工进度。为改进这些不足,施工单位应详细开展隧道施工现场调查,并制定合理的技术方案,以利于更好指导隧道工程施工各项活动,推动隧道工程建设顺利进行。
2.2预防质量问题发生
施工技术管理在工程建设中占据重要地位,也是质量控制的重点与关键。因此,施工单位在正式开展隧道工程建设前,需建立健全完善的质量管理制度,明确隧道施工质量控制目标。然后采取有效的施工技术方案,把握质量控制要点,明确每个施工人员具体职责,让他们严格按要求开展隧道工程施工。进而避免发生质量问题。
2.3提高隧道工程质量和效益
如果隧道施工技术管理不到位,忽视对质量问题的预防,很容易导致质量缺陷发生,进而出现不必要损失,降低施工效益和工程质量。为转变这种情况,作为施工单位,在隧道工程建设前,有必要组织施工人员详细开展调查研究工作,获取工程施工具体的数据指标。然后遵照施工技术规范标准和质量控制目标,选用合理的施工技术方案。对施工人员开展管理培训活动,增强他们的质量控制意识,确保施工人员严格按要求开展钢筋与混凝土工程建设[3]。
3隧道工程施工技术管理的不足
就目前来看,隧道工程施工技术管理存在的不足主要表现为:技术方案不合理,技术质量管理不到位,施工人员技术水平偏低,工程质量检测和验收被忽视。这些问题的存在,对整个隧道工程建设产生不利影响,需要有针对性地采取完善措施。
4隧道工程施工技术管理的要点
为改进隧道工程施工存在的不足,提升工程质量和效益,有必要把握以下施工技术管理要点。
4.1完善施工技术方案
为提升施工技术管理水平,正式开展隧道工程建设前,需要组织工作人员深入隧道工程现场,认真开展调查研究,获取详细和全面的数据指标。然后参照隧道施工质量管理目标和技术标准,制定科学合理的施工技术方案。组织专家认真研讨和分析,改进存在的不足,确保施工技术方案合理,施工技术管理措施得当,有效指导隧道工程施工。也为落实施工技术方案,加强施工全过程管理奠定基础。
4.2加强施工技术质量管理
要制定完善的施工技术管理规章制度,严格落实各项管理措施,推动施工技术和质量管理的制度化与规范化。落实责任制,明确每个施工班组和施工人员的具体职责,在隧道工程施工过程中加强施工技术管理,把握质量控制要点。重视施工技术和质量的动态管理与控制,组织管理人员开展现场巡视和检查,及时修复存在的质量问题[4]。
4.3提高施工人员技术水平
注重技术水平高、责任心强、经验丰富的施工人员引进,打造高素质施工团队,确保其胜任隧道工程施工需要。建立完善的管理和培训机制,定期或不定期采用课堂授课、专题讲座、现场参观学习、经验交流等方式,对施工人员开展管理培训。进而提高他们综合素质,让施工人员有效胜任施工需要,把握施工技术管理要点,为提升工程质量提供人才队伍保障。
4.4重视工程质量检测和验收
隧道工程施工任务完成后,施工单位应开展自检,自检合格后报请监理工程师复检。要安排具有资质、综合素质高的质检人员开展隧道工程质量检测和验收,以获取详细和全面的数据指标,客观、公正地对隧道工程质量状况进行评定。对于存在的不足,需要组织施工人员立即修复,确保隧道工程建设效果。
[关键词]公路桥梁隧道工程;防水设施;应用
引言
在公路桥梁隧道工程施工建设时,进行防水施工是非常重要的一项内容,防水设施的应用可以有效的保证隧道工程后期的安全稳定,因此加强对于防水设施的研究对于提高隧道工程的施工质量尤为重要。这就要求施工单位加强对于防水施工重视,根据公路桥梁隧道工程的实际情况,采用合理的防水设施,不断提高防水施工的质量,并结合以前的施工经验,切实提高公路桥梁隧道工程的防水效果,保证工程施工质量。
1公路桥梁隧道工程施工防水设施重要性
要想保证公路桥梁隧道工程的施工质量,就必须根据实际情况选择合适的施工材料和施工方法。在实际工作中,要切实把握到工程中施工重点内容,并严格按照相关规范进行施工,只有这样才能够保证工作的顺利进行。而如果在进行防水作业时,没有控制好施工质量,不仅会影响到工程的整体质量,还会影响到隧道工程的外观,并且严重威胁到工程后期运营安全。因此必须采取有效的防水措施,在保证隧道工程防水功能完善的前提下,提高工程整体质量。
2公路桥梁隧道工程施工防水设施应用
2.1防水卷材设施在公路桥梁隧道中的应用
在公路桥梁隧道工程的建设施工中为了提高防水防渗性能,通常会使用防水卷材设施,在进行防水卷材的铺设过程中,要首先在隧道顶部划分出中心线段,然后再进行板台架的搭设,最后再进行防水卷材的铺设施工。在普设过程中,要以拱顶为中心,向两侧方向铺设,在铺设时要保证卷材的铺设平顺,同时还要确保搭接的合理性以及牢固性。此外在铺设时,如果采用环向铺设的方式进行施工,则要和相邻的卷材进行错开,而且铺设宽度要大于100mm,短边长度要大于150mm。为了保证隧道防水性能,防止出现渗水现象,还能够选择隐形钉铺合的方法对防水卷材进行铺设,在支护施工结束后,利用水泥钉把土工布进行固定,同时进行防水卷材的铺设,在进行铺设的过程中可以采用热熔焊接技术,该技术的运用能够确保防水层形成密封的整体,进而提升公路桥梁隧道防水卷材设施的密实度。
2.2隧道工程防水层设施的运用
在隧道工程防水施工中,防水层的铺设也是一项非常重要的施工内容,在实际施工时,施工人员需要注意以下几点:首先,要准确测量混凝土断面,并凿除隧道尚未开发的地方,对混凝土表面进行分层喷射;其次,要合理设置衬砌背后的排水设施,保证隧道工程的合理排水,要仔细检查排水沟和引水管以及盲沟之间的连接处,保证连接的紧密性;最后,如果施工现场所在地区相对寒冷,则需要对隧的排水设施进行保温操作,防止设备在低温调价下出现质量问题。此外当防水层铺设工作完成好,要注意做好竣工检查,保证焊接质量。在检查时,可以用手托起防水板,以检查喷射混凝土之间的贴合度,同时还要检查防水层是否有褶皱现象。
2.3隧道工程防水支护设施运用
在公路桥梁隧道工程中,防水支护设施可以有效的保证隧道工程的施工寿命,同时保证隧道内的行车安全,防水支护设施主要是为了预防隧道内围岩出现变形而导致的隧道荷载能力下降,进而出现塌方现象。就目前来说,常用的防水支护方法是锚喷支护方法,为了保证施工质量,尤其要注意锚杆的质量,保证材料的强度符合国家要求,避免出现锚杆断裂的现象。为此相关人员要在材料进场前对其进行详细检查,同时规范施工人员的施工操作。当初期支护工作完成后,要注意该阶段的处理工作,尤其是灰浆浮渣的处理。在实际处理工作中,要用平厚水泥浆对表面的砂浆浮渣进行清楚,如果表面有凸出物要及时磨平,以防止其扎破防水层。此外,在初期支护中,要将阴阳角设置为圆弧形状,阳角半径要大于5cm,阴角半径要大于15cm,从而保证防水层结合面的质量。
2.4畅通性强的排水通道设施运用
对于公路桥梁隧道的防水设施,主要是基于排水,防止地下水大规模的在衬砌结构的周围以及基底进行聚集,能够将地下水通过围岩裂隙引导至盲沟,然后经过泄水孔排出,排到排水沟,进而排出隧道外。运用畅通性能比较强的排水通道设施能够加强盲沟的建设,形成强的排水性能,确保很大程度的进行地下的引导,进而构成局部的水资源,将水汇聚到泄水孔,通过排水通道减少地下水的堵塞,解决积水问题。
2.5隧道工程先进防水设施运用
在进行防水设施的应用中,除了运用防水卷材设施,防水层设施,防水支护设施以及畅通性强的排水通道设施以外,还能够采用先进的防水设施。先进的防水设施不仅能够增加防水性能还能够减少隧道的渗水率。比如:(1)再喷混凝土施工可以有效的防止隧道的坍塌,最大程度的防止围岩恶化问题产生,同时还能够对岩面直接粘贴,减少裂隙中填充物的流失;(2)采用锚喷法对隧道进行支护,运用现代化的方法进行实施检查可以对隧道围岩进行变形监测;(3)采用新奥法进行围岩施工,可以在节约成本的同时,缩短工期,进而起到防水的效果。
2.6防水层养护
当防水层铺设完工之后,必须做好相应的防护措施,这主要是为了防止在进行二次衬砌焊接过程中对防水层的破坏。如果在施工时不慎造成了一定的损害,一定要及时进行修护。一般来说,在进行混凝土浇筑过程中,为了防止防水层受到破坏,可以在防水层的保护层外面放置一定的沙袋,以减少混凝土疏松管架和防水保护层的直接接触。此外在进行隧道施工时,不可避免的会产生一些浮渣,为了防止浮渣渗入到防水层中,就要做好拱部基面的处理工作,以最大程度的保护防水层不被破坏。
【关键词】桥梁隧道工程;施工技术;质量控制
目前,我国交通运输行业获得较为快速的发展,桥梁隧道施工在现代交通建设项目中占据非常重要的位置[1]。施工单位在桥梁隧道工程施工过程中要严格管理施工,因为施工地点具有非常复杂的地点,容易发生事故问题。因此,施工单位需要掌握桥梁隧道工程的相关施工技术,并了解其容易出现的问题,及时采取措施进行质量控制,确保在提高施工质量的同时,获得良好的社会效益。
一、桥梁隧道工程常见质量问题
(一)铺装层脱落
桥梁隧道施工时常常由于施工人员过度重视外观美观性,容易出现铺装层脱落的情况,加上对于桥梁隧道工程施工质量未给予重视,没有根据相关施工规范的要求进行施工操作,造成隧道铺装层出现脱落、松动以及裂纹等质量缺陷。
(二)钢筋锈蚀
大部分施工人员缺乏保护钢筋的意识,尚未通过针对性的对策保护钢筋,钢筋在空气中暴露时没有采用涂层操作的方式保护钢筋,或者在涂层操作施工时具有较差的规范性。钢筋长时间暴露在空气中会出现水和氧气的改变,导致钢筋出现锈蚀的情况。同时,即便施工人员根据相关要求采用措施进行钢筋保护时,无法有效避免钢筋出现锈蚀的情况,例如,钢筋运输以及储藏过程中受到磕碰均会在一定程度上破坏土层。
(三)混凝土裂缝问题
桥梁隧道施工中混凝土发挥着非常重要的作用,同时混凝土结构也较为常见出现裂缝O质量问题,在一定程度上影响施工质量[2]。导致混凝土工程出现裂缝的原因较多,例如,施工人员没有根据相关规范要求进行施工或者混凝土质量达不到要求等均会影响混凝土工程。另外,混凝土配置达不到质量要求、后期缺乏有效的养护以及管理、缺乏合理的浇灌、尚未清晰认识混凝土施工强度等均是造成混凝土结构出现裂缝的因素。
二、桥梁隧道工程的相关施工技术
(一)挪威法施工要点
挪威法的基础理论是以岩体本身承载作用为主,通过支护辅助岩体加固施工。挪威法施工技术具有维修方便、施工快捷、建设成本低等优势,在桥梁隧道施工技术中具有较为良好的效果,尤其在硬岩桥梁隧道工程中占据着非常重要的位置[3]。桥梁隧道施工在应用挪威法施工技术时需要对施工前两次地质勘探工作给予重视,因为挪威法无需进行超前地质预报环节,因此将圆形观测工作量有效减少,不需要进行再次衬砌施工,可以促进工程建设成本明显降低。若桥梁隧道工程防水板发生漏水问题,能够立即给予局部修补,对降低维修难度以及维修费用有一定的帮助,同时对桥梁隧道工程正常施工进度不会产生影响。
(二)新奥法施工要点
相对于挪威法来说,新奥法有着极大的相似点。目前,我国桥梁隧道工程施工中新奥法又可称为锚喷构筑法。新奥法具有工程质量高、施工经验成熟、投资成本小、地面干扰小等优势,在山岭隧道、矿山巷道、城市地铁等地下隧道工程施工中广泛应用。软岩或者硬岩隧道施工中比较适合使用新奥法施工技术,新奥法的施工原理(详见图1)主要是促进围岩自承作用得到最大程度发挥,通过围岩自承能力以及开挖面空间约束进行测量技术、喷射混凝土、锚杆加固等施工,通过加固处理围岩,确保围岩松弛、变形等情况得到有效控制[4]。另外,新奥法采用监控以及测量围岩以及支护,确保能够给工程设计施工奠定良好的基础。在岩石地层施工中有效运用新奥法,能够通过分步开挖或者全断面一次开挖的方式,进行锚喷支护复合衬砌以及锚喷支护,通过分析桥梁隧道工程的具体情况进行二次衬砌,在土质地层施工中运用新奥法,在加固地层后,方能进行衬砌以及支护开挖施工。
图1 新奥法施工原理
(三)掘进机法施工要点
掘进机法主要是通过特制的大型切削设备,通过刀盘与岩壁紧贴后,采用盘型滚刀破碎岩石,确保隧道断面能够实现一次成型。现今,掘进机法在具体施工过程中,因为其机械工艺、制造工艺、理论基础仍未获得全面发展,所以施工单位需要不断改良施工技术。掘进机法可以通过皮带运输机全面排除破碎产生的土屑以及岩渣,从而使运输工序达到简便易行的效果,对掘进速度不会产生影响。通过集中控制的方式进行操作,能够促进远距离操作以及自动化操作得以实现。
(四)沉管法施工要点
沉管法又称为预制管段沉放法,在水底隧道建设中获得较为广泛的应用。沉管法主要是采用预制隧道管道的方式,把其托运到设计隧道的具置,通过管段加载效果确保其能够下沉到事先挖好的水底沟槽位置,直到完成沉放管道的工作后,通过水力压接法相互连接彼此相邻的两段管道,接着进行封闭墙拆除施工,确保隧道的完整性。
三、桥梁隧道工程施工技术质量控制对策
(一)预防铺装层脱落对策
施工技术人员在施工时要对铺装层厚度进行正确掌握,接着通过分析实际的情况,选择材质优良的材料,通过这样的方式能够促进铺装层出现断裂的情况有效减少。铺装层施工时需要合理的选择防水材料,通过这样的方式不仅可以促进铺装层施工质量得到有效提高,还可使铺装层使用年限有效延长。铺装层质量在很大程度上受到地理位置的影响,因此,在施工时通过分析地理位置地貌、地势、地形等,进行针对性的处理,可以促进铺装层出现裂缝的情况得到明显减少[5]。
(二)防御钢筋锈蚀的对策
施工人员在施工时采用涂层处理的方式可以使钢筋锈蚀情况得到有效避免,完成涂层操作时要通过针对性的保护对策,尽可能避免运输以及储存钢筋时由于碰撞出现掉层的情况。若钢筋出现锈蚀情况,可以通过措施有效处理锈蚀部分。
(三)加大控制隧道裂缝的力度
施工人员需要严格根据相关标准进行混凝土施工以及混凝土配合比设计工作,施工人员要对裂缝情况进行验算,对于不同部位的混凝土构建要采用不同强度等级的混凝土施工。计算混凝土配筋率时要确保计算公式计算结果以及准确性的精确性。施工单位要对水灰比、水泥用量进行严格控制,通过分析混凝土强度要求合理的使用外加剂或者掺合料[6]。施工单位需要加大施工人员施工技术培训力度,使其能掌握有效控制混凝土裂缝的技术,从根本上提高施工质量。
(四)保障原材料质量
桥梁隧道工程是否能够有着良好的工程质量,在很大程度上受到原材料的影响。所以,施工单位应该重视采购材料的工作,严格调查供应商的信用情况以及资质,不仅要保障施工材料的质量,同时还要促进材料价格有所降低,使企业经济效益明显提高[7]。禁止质量不合格的材料进入施工现场,每隔一段时间抽检施工材料,对钢筋材料、混凝土材料的合格证明进行严格审查,规范材料的存储工作,避免出现受损等情况。
结束语
桥梁隧道工程是否有着良好的施工质量对人们生命财产安全有着直接的影响。所以,施工单位应该完善桥梁隧道工程的施工技术,对于施工过程中容易出现的问题,要及时采取措施进行处理,有效控制施工质量,为顺利进行桥梁隧道施工环节提供保障。从根本上促进桥梁隧道建设的质量以及安全性明显提高,确保桥梁隧道工程能够与我国经济社会发展的需求互相符合,为居民正常生活提供良好的服务。
参考文献:
[1]金传勇.探究道路桥梁隧道工程施工中的难点和技术对策[J].江西建材,2015(04):288-289.
[2]罗富强.道路桥梁隧道工程施工技术研究[J].科技资讯,2014(06):367-368.
[3]于则彬.桥梁隧道工程的施工技术分析[J].黑龙江科技信息,2014(07):266-267.
[4]滕忠来,李建设.公路桥梁涵洞隧道工程施工技术应用[J].中华民居(下旬刊),2013(06):763-764.
[5]班立彦.公路桥梁隧道施工存在的问题及对策[J].科技资讯,2014(09):624-625.
[6]刘盼龙. 关于桥梁隧道路面施工质量控制的研究[J].城市建筑,2013,04:270+274.
关键词:隧道工程,超前支护,应用分析
从近些年道路隧道工程建设实际情况来看,确定超前支护施工技术越来越广泛的应用于道路隧道工程之中,在高切坡开挖之前对工程危险性和稳定性进行评估,进而准确判断高切坡是否危险,之后科学、合理的进行超前支护施工技术设计,以此来保证此项技术充分发挥作用,提高隧道施工的安全性和稳定性,当然,超前支护施工也是有一定难度,尤其与隧道结构相结合。对此,我们应当深入了解超前支护施工技术,进而根据道路隧道工程实际情况,科学、合理的规划与实施此项技术应用方案,包括施工工艺、施工流程等,进而有序施工,稳固隧道。
1超前支护施工技术的概述
超前支护施工技术是针对地形状况比较复杂的道路隧道工程,在工程面开挖施工环节,通过采用锚杆及钢管超前支护的方式,达到对地质围岩进行锚固的目的,从而确保道路隧道在开挖施工过程中的人、物安全。简单来说,就是利用导向架、管棚等设备,围绕道路隧道施工开挖线,借助钢管顶入、锚杆固定等方式对道路隧道的围岩进行预支护,以此来保证道路隧道工作面开挖施工的安全性和稳定性。对于地质条件过于复杂的施工区域,要想保证超前支护施工技术的有效性,一定要做好辅助及支撑,如合理利用钢架等,在具体进行超前支护施工时,首先要做好施工测量及放样,并且做好一系列的施工准备工作;其次,依据施工要求及施工图纸,有序的展开防护道路隧道明洞的开挖,之后针对道路隧道的地质情况、周边环境等,合理规划与设置支护,如管棚、锚杆支护等。最后,检测道路隧道明洞的强度及坍塌等现象发生的可能性,进而再次进行支护和二次衬砌,以此来保证道路隧道施工面平整度及隧道应力[1]。
2道路隧道工程中超前支护施工技术的应用
2.1工程概述
计划建设某道路隧道工程,对工程所在地进行了一系列的地质勘查工作,进一步确定了隧道地质状况及地理区位的复杂程度,即隧道的地质构造呈现出松散化特征,土质类型为黄土。通过进一步细致且详尽的工程放样勘测,隧道为上、下行分离的双洞单向行驶2车道隧道。1号隧道上行隧道里程为K0+875~K1+175,长300m,为3.685%上坡;下行隧道里程K0+853~K1+160,长307m,为3.800%上坡,隧道断面开挖面积为160m2。2号隧道上行隧道里程为K1+267~K1+730,长463m,为3.681%下坡;下行隧道里程为K1+240~K1+593,长353m,为2.689%下坡。两隧道设计净宽9.75m,净高5.0m。Ⅱ类围岩最大开挖宽度12.44m,最大开挖高度9.88m。在荷载上,由于隧道开挖施工的跨度达到了20m,有着较大的荷载偏移风险。而对围岩予以分析,确定此类围岩是黄土湿陷性围岩,其具有稳定性不佳等特点,致使其难以有效支撑洞身。面对此种局面,在洞口开挖时就应当且必须运用超前支护施工技术,以此来稳固洞口及洞身,为更好的建成道路隧道工程创造条件。
2.2道路隧道工程中超前支护施工力学模型的分析
基于对以上道路隧道工程实际情况的了解与分析,确定出于保证整个工程坚固性、稳定性及耐用性的考虑,超前支护施工技术的应用是非常必要的。当然,要想使此项技术能够充分发挥作用,在具体应用此项技术之前,需要展开力学模型分析。也就是收集和整理道路隧道工程地质相关数据信息,进而对数据信息进行详细的分析,以此来确定道路隧道工程超前支护施工力学模型,即:明确工程的岩体结构的塑性变形及抗剪切强度表现是否一直均匀;隧道衬砌时注意根据隧道形状特点,设置成圆形;隧道围岩在状态上过于松散,粘结力不强,极易对岩层结构稳定性施加影响。在此基础上,合理规划与设计道路隧道工程超前支护施工方案,也就是以管棚支护和小导管支护结合为主,要求钢管长度为20m,同时配备钻机、测斜仪等设备,并且注意加强小导管支护施工质量控制,如钻孔、钢管加工、注浆施工等[2]。
2.3超前支护施工技术的应用
在确定道路隧道工程实际情况,并制定超前支护施工方案的情况下,施工人员应当分段进行支护施工,即:隧道洞口和隧道洞身的超前支护施工。
2.3.1隧道洞口的施工流程
1)隧道洞口开挖施工。隧道洞口超前支护施工之前,先进行洞口开挖施工作业。也就是按照施工要求及施工流程有序的展开开挖作业,直到达到标准要求。需要特别注意的是隧道底部及边坡部位的开挖施工,应当先确定预留底部及边坡数据,之后利用石方爆破的方式来进行施工作业,以此来松动底板,之后开挖施工,直到达到标准要求。在此需要说明的是,针对隧道明洞进行开挖施工或拉槽施工,需要先进行截水沟开挖施工,以此保证在后续施工之中能够及时且有效排水,为提高支护施工的有效性创造条件。2)隧道洞口超前支护施工。完成洞口开挖之后,展开支护施工,则需要施工人员先对隧道所在区域的地质状况加以探测,同时注意准确计算隧道围岩,进而展开隧道洞口的地质数据信息分析,构建支护施工力学模型,同时参照施工标准及测量规范,确定钢支撑及支护需求,进而合理利用管棚支护和小导管支护来进行支护,提高隧道洞口的稳定性和安全性[3]。
2.3.2隧道洞身开挖施工及超前支护施工流程
相对来说,洞身支护施工难度更大,为了避免出现施工质量问题,影响洞身支护施工效果,再具体展开洞身开挖施工及超前支护施工时,应当在洞口支护施工后,直接展开现场测控,并利用新奥法来进行隧道洞身开挖及支护施工组织设计,为后续规范化、标准化、合理化施工作业创造条件。按照洞身超前支护施工组织,再具体展开施工作业之中,应当注意做好以下几方面的施工,即:1)围岩稳固施工。工程概述中已经明确工程的围岩强度较差,难以有效支撑洞身,所以稳固围岩施工就显得尤为必要。也就是在隧道洞身开挖施工之中,注意了解地质状况及围岩强度,进而合理规划和布设管棚、导管,以此来设置支护结构,稳固围岩。之后进入核心区域,此时最好采用弱爆破的方式来进行开挖施工,之后合理布设管棚,形成坚固且稳定的支护结构,提高隧道核心区域的坚固性和可靠性。在此需要特别说明的是管棚支护是针对隧道围岩,上部和下部共同支护,形成环形支护轮廓,对围岩进行全方位的支撑,达到稳固围岩的目的。对于本次道路隧道工程来说,管棚支护的上部分最好采用工字钢、锚、喷及网综合支护的模式,同时还要借助钢架、锚杆及混凝土,最终设置成梅花状支护。2)钢筋网布设施工。布设钢架网的目的是再次强化支护围岩工作面,为提高道路隧道工程施工质量创造条件。在具体展开钢筋网布设施工之中,首先是按照施工要求及相关标准,选择最为适合的钢材,按照2m×2m的规格来裁剪方片;其次,采用适合的手段来对钢筋进行除锈、除污施工,提高钢筋的支护质量;再次,紧贴隧道壁展开钢筋网布设,并且注意钢筋搭设长度一定要紧跟混凝土喷射面。最后,利用焊机来焊接钢筋网、钢架及锚杆,从而真正提高钢筋网的稳定性和支护性。3)隧道支护施工。隧道支护施工中注意选择和利用防水卷材来分割锚固层及衬砌层,同时借助盲沟来进行隧道地下水引流,将地下水排除。之后在盲沟的具体方位上,对喷锚层予以加固处理,之后利用防水卷材铺设衬砌层,注意中间加设土工布。4)混凝土喷射施工。出于提高道路隧道施工安全性的考虑,还要严格按照施工要求及相关标准展开混凝土喷射施工,也就是全面且有效的清理隧道围岩岩面上比较松动的岩块,之后利用每间隔1m左右设置一个标准定,以此来确定喷射方位及厚度。在围岩工作面初次开挖施工时,按照施工工艺流程来进行混凝土喷射施工;之后展开钢架、钢筋网及锚杆的布设,待完成以上施工后再次进行混凝土喷射施工[4]。
3结语
在近些年道路工程建设规模不断扩大的情况下,相关部门对道路工程建设提出了更为严格的要求,尤其是含有隧道的道路工程。此种情况下,为了建成高质量的道路隧道工程,在涉及到边坡开挖施工时科学、合理的应用超前支护施工技术是非常必要的,能够最大限度的保证施工进度和施工质量。基于文本一系列分析,确定道路隧道工程中有效应用超前支护施工,应当根据工程实际情况,合理规划洞口超前支护施工流程和洞身超前支护施工流程,有序、合理施工作业,最终提高支护效果,为保证道路隧道工程施工作业的安全性创造条件。
参考文献:
[1]廖泽江.道路隧道工程中的超前支护施工技术探析[J].黑龙江交通科技,2012(4):64-65.
[2]周磊.道路隧道工程中的超前支护施工技术探析[J].建筑工程技术与设计,2015(36):226,201.
[3]李学智,陈时彬.道路隧道工程中的超前支护施工技术探析[J].城市建设理论研究,2014(9):97-99.